世界能源簡史

1、 /4 /4鉆探機(jī)BatjJinjcn世紀(jì)達(dá)王I了頂峰，是當(dāng)時不可或缺。在石油工業(yè)鼎盛時期，世界主要產(chǎn)油國國，俄羅斯，前英國，前伊拉克，前沙特的油田，即大型石油開采基地聳立著大型圖二），甚至在海上建立了鉆探基地。如下結(jié)構(gòu)，以及復(fù)原的大型鉆井。世界能源簡史：近古部分和近、現(xiàn)代部分近古部分（公元二十世紀(jì)至二十二世紀(jì)）早在公元二十世紀(jì)，人類就開始大規(guī)模利用各種自然資源作為工業(yè)能源，其中，最為突出的是石油（見圖一，現(xiàn)藏于黑水市能源博物館）。石油又稱原油，是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體。主要是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成的混合物，屬于化石燃料。人類

2、對石油的開采和工業(yè)利用始于十九世紀(jì)末葉，而到了二十世紀(jì)，石油工業(yè)所帶動的能源、材料革新使得的工業(yè)文明高度發(fā)展。這種能二十一世紀(jì)下半葉，石油資源日益緊缺，油價波動頻繁，帶來經(jīng)濟(jì)的巨大震蕩。能源危機(jī)引發(fā)了傳統(tǒng)戰(zhàn)爭和經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭，導(dǎo)致世界政治格局的巨變。一些石油儲量較多的小國受戰(zhàn)爭侵襲，淪為殖工業(yè)地；許多以石油工業(yè)為經(jīng)濟(jì)支撐的國家宣布破產(chǎn)，或被其他國家兼并。在社會極度動蕩的半個世紀(jì)，一半以上的工業(yè)荒廢，失業(yè)率一度達(dá)70%。油價在瘋狂上漲后因工業(yè)的衰敗而再度跌落，昔日繁榮的油田，因為儲量耗盡或油價暴跌的原因變得雜草叢生，荒無人煙。二十二世紀(jì)，人類逐漸在古代工業(yè)（柴油、汽油機(jī)動車，煤礦或燃油火車，燃油飛機(jī)等

3、）的基礎(chǔ)上開始發(fā)展以新型能源為基礎(chǔ)的工業(yè)。核能被更為廣泛的應(yīng)用于發(fā)電，人類嘗試用電力取代石油能源，作為主要城市動力，包括市內(nèi)、城際地鐵和國家鐵路網(wǎng)。由于各國致力于發(fā)展國際地下超高速鐵路，飛機(jī)工業(yè)停滯了一個世紀(jì)之久，直到二十二世紀(jì)末葉氫能源飛機(jī)才開始起步、擴(kuò)張。寒冷地區(qū)的人們不再使用煤油或汽油取暖，高效太陽能、風(fēng)能住房逐步取代了古代的落后房屋，能夠充分采光，利用太陽能和風(fēng)能在冬季滿足所有供暖需求。曾經(jīng)風(fēng)靡一時的古典汽油機(jī)動車消失了，取而代之的是氫動力車和混合能源三棲車（今天的航車的雛形）。然而由于價格昂貴，這些新型機(jī)動車并沒有成為短途交通的主流。蕭條的工業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)都在復(fù)蘇階段，人們過著比較簡單

4、的生活，市內(nèi)出行基本依靠少數(shù)的電力地鐵，以及電力公共機(jī)動車。曾經(jīng)退出交通舞臺的自行車又重新回到了普通人的生活中，一度掀起世界范圍的騎自行車熱潮，不只是運動員，幾乎所有的孩子們都在學(xué)習(xí)自行車駕駛。這件簡單、無耗能、無污染的交通工具不僅是人們的生活更為便捷，也使飽受肥胖困擾的近古人類的健康狀況稍稍改善。近代部分（公元二十三世紀(jì)至二十四世紀(jì)）在二十二世紀(jì)能源改革的起點上，各種清潔、高效、可循環(huán)能源在近代得到充分的發(fā)展能源的全面革新也成為了時代的分界線。太陽能從近代開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活，作為發(fā)電、供暖，以及新型轉(zhuǎn)化照明。人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，一般通過兩種途徑：一種是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，也就是

5、“太陽熱發(fā)電”；另一種是通過光電器件將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，即“太陽光發(fā)電”。我們知道，入射到地球表面的太陽能是廣泛而分散的，為充分收集并使之發(fā)揮熱能效益，因而我們的前任在近代工業(yè)中采取各種能把太陽光發(fā)射并集中在一起，變成熱能的系統(tǒng)。比如拋物面型的聚光鏡將太陽熱集中，使用計算機(jī)讓聚光鏡追隨太陽轉(zhuǎn)動。這些裝置在今天的一些未改造開發(fā)的沙漠地區(qū)，以及許多不發(fā)達(dá)地區(qū)仍在沿用。除了太陽熱發(fā)電技術(shù)外，當(dāng)時的人類社會也在大力開發(fā)太陽光技術(shù)。太陽輻射的光子帶有能量，當(dāng)光子照射半導(dǎo)體材料時，光能便轉(zhuǎn)換為電能。將太陽能轉(zhuǎn)變成電能以后再加以利用，這樣在能量轉(zhuǎn)換時不可避免的會出現(xiàn)能量損失。光子本身就帶有一定的能量，雖

6、然其存在于很小的范圍之內(nèi)，但仍然可以加以利用。直接利用光能的“太陽光發(fā)電”技術(shù)也成為太陽能高效利用的發(fā)展趨勢。直接利用光能的新技術(shù)在二十四世紀(jì)開始入應(yīng)用。早在二十三世紀(jì)初，研究人員成功的研制出了各種利用光子能量驅(qū)動的機(jī)器，揭開了光子能量研究和直接利用光能的序幕。二十四世紀(jì)下半葉，光能的直接利用更為普及，并極大的提高了能源利用效率，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了新式光能制冷取暖太陽房，以及光能驅(qū)動車。風(fēng)能也成為先進(jìn)的綠色能源，風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過兩個多世紀(jì)的技術(shù)革新，已經(jīng)在效率、成本等方面達(dá)到了頂峰。風(fēng)能利用的早期，制造風(fēng)能機(jī)械，利用風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的兩項主要內(nèi)容。風(fēng)力發(fā)動機(jī)是一種把風(fēng)能變成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化裝置。后

7、來由于風(fēng)能機(jī)械的絕跡，人類主要利用風(fēng)能發(fā)電，通過不斷的改革創(chuàng)新，發(fā)展了大型風(fēng)塔，臺風(fēng)颶風(fēng)發(fā)電機(jī)械，高空強(qiáng)對流捕捉機(jī)等風(fēng)力發(fā)電工業(yè)。二十四世紀(jì)末，由于其他能源的快速發(fā)展，風(fēng)能逐漸走向衰落。核能可謂是近古時期延續(xù)至今的老工業(yè)，然而在近代能源發(fā)展中，傳統(tǒng)的鈾235等重原子核裂變核電站逐漸絕跡，核聚變控制技術(shù)的突破，使氘聚變核電站普得以及。近古時代的幾次核泄漏悲劇寫在每一本能源史教科書中，二十三世紀(jì)中期，由于裂變核電站的大量發(fā)展，私有小核電站沒有嚴(yán)格的安全管理，發(fā)生了極其嚴(yán)重的核泄漏、爆炸事件。鈾235等重原子核裂變時，會產(chǎn)生200多種放射性同位素。雖然大部分同位素半衰期短，可以在很短時間內(nèi)衰變，但仍

8、有一些，主要是錒系元素的半衰期長，會對人類造成幾百萬年的危害。除了放射性外，裂變堆的核燃料及裂變產(chǎn)物如钚等，還有很強(qiáng)的化學(xué)毒性。而氘、氚等聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的氦，是沒有放射性的。如果不在聚變堆中加入鈾、釷等裂變材料，那么聚變堆產(chǎn)生的放射性廢物，主要是泄漏的氚，以及聚變時釋放的中子、質(zhì)子，引起聚變堆結(jié)構(gòu)材料活化而生成的。聚變堆產(chǎn)生的放射性，比裂變堆少得多。聚變堆由于活化產(chǎn)生的放射性廢物主要是固體。而裂變堆產(chǎn)生的放射性廢物，加上裂變堆核燃料后處理過程中生成的廢物，不少是氣體和液體。氣體或液體放射性廢物的處理，比固體困難些。出于安全性的考慮，政府關(guān)閉了許多小型私人核裂變核電站，鼓勵發(fā)展核聚變核電站。在可

9、以預(yù)見的地球上人類生存的時間內(nèi)，水中的氘，足以滿足人類未來上千億年對能源的需要。因此地球上的聚變?nèi)剂希瑢τ跐M足未來的需要來說，是無限豐富的；聚變能源的開發(fā)，基本解決人類的能源需要，消除了近古時代的能源危機(jī)?，F(xiàn)代部分（公元二十四世紀(jì)末至今，即2477年）經(jīng)過四百多年的探索與改革，人類對能源的認(rèn)識更加全面深刻，利用也越來越高效、環(huán)保、可持續(xù)。距離石油社會近四百年的今天，我們回顧能源發(fā)展的軌跡，就能更深切的體會到今天我們身邊的能源怎樣推動了科技、社會的進(jìn)步。在核能方面，和近代后期聚變核能的應(yīng)用沒有太大的區(qū)別，主要的發(fā)展在于反應(yīng)安全的進(jìn)一步強(qiáng)化，核電站的廣泛建設(shè)普及，以及核能成本的降低。由于氘、氚的開

10、采成本降低，核電站反應(yīng)堆的批量化建設(shè)，核能已經(jīng)成為當(dāng)今社會最為廉價的能源之一。我們在郊區(qū)，甚至城市的外圍已經(jīng)可以看見一些小規(guī)模核電站，盡管核電站仍然標(biāo)志著放射性、危險，這些核電站的安全性已經(jīng)相當(dāng)高，不會給城市的居民帶來安全、健康隱患。當(dāng)代，太陽能的技術(shù)革新比較顯著。一方面，近代開始研發(fā)的太陽光發(fā)電已經(jīng)投入應(yīng)用，極大提高了地面太陽能的利用。同時，多國航天局已經(jīng)在近地空間建立太陽能電站，主要為空間站、星際飛船、大型宇宙探測器提供能量。這些太空航站、飛船自身也帶有太陽光發(fā)電機(jī)。太空太陽能利用減少了太陽光在大氣層的能量損耗，也便于直接向太空運轉(zhuǎn)的大型機(jī)械供電。由于其他新能源的開發(fā)，在效率和成本上遇到瓶

11、頸的風(fēng)能逐漸退出了歷史舞臺?，F(xiàn)代新發(fā)展的能源包括地?zé)崮芎秃Ｑ竽?。人類對地球的探索日趨深入，寓居地也不僅限于氣候宜人的地面。近幾個世紀(jì)全球氣候一直在變暖，盡管石油時代的“溫室效應(yīng)”已經(jīng)被徹底解決和修復(fù)，處于氣溫上升期的地球仍然沒有停止緩慢升溫的腳步。通過對南極冰帽的化學(xué)定型，冰山、冰川的融化已經(jīng)變得相當(dāng)緩慢。然而二十一世紀(jì)海平面的急劇上升卻難以彌補(bǔ)。許多我們在地貌歷史和古代城市歷史的教材上見過的地方，早已在海平面數(shù)十米以下。因而人類將居住地一步步向廣袤的大海延伸。溫差能、潮汐能和波浪能的發(fā)展日益成熟。近幾十年，地下（地面100米以下）城市研究開發(fā)的熱潮也掀起了地?zé)崮艿难芯亢屯茝V應(yīng)用。如今，科學(xué)家和高科技能源企業(yè)正致力于降低地?zé)崮馨l(fā)電的成本，使之能與核能匹敵。展望未來，我們還將期待更多清潔、高效、低成本的能源得到應(yīng)用。清潔能源帶來的，不僅僅是經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，更是我們今天所享受的綠色家園。能源工廠的占地面積減小，對